組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶TIP60動(dòng)力學(xué)和可塑性的分子機(jī)制解析.pdf

1、蛋白質(zhì)的 SUMO 化修飾一種快速、可逆和簡(jiǎn)單易行的改變蛋白功能的機(jī)制。通過(guò)一系列酶促調(diào)控的生物化學(xué)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，SUMO 共價(jià)結(jié)合到底物特定的賴氨酸殘基上以調(diào)控蛋白質(zhì)的功能。底物的 SUMO 化修飾涉及到多種細(xì)胞生物學(xué)功能，包括轉(zhuǎn)錄調(diào)控、信號(hào)傳導(dǎo)、DNA 損傷修復(fù)、維持基因組完整性和染色質(zhì)重建等。 細(xì)胞生物學(xué)的一個(gè)基本問(wèn)題是細(xì)胞如何在各種脅迫條件下維持基因組的穩(wěn)定性。盡管許多研究表明組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶 TIP60 通過(guò)對(duì)組蛋白的乙

2、酰化和染色質(zhì)重建調(diào)控了 DNA 損傷修復(fù)，然而對(duì) UV 照射脅迫下 TIP60 依賴的DNA 損傷應(yīng)答的機(jī)制卻知之甚少。為了全面地分析 UV 照射下調(diào)控 TIP60 功能的相互作用蛋白，我們利用基于質(zhì)譜鑒定的比較蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)系統(tǒng)分析了UV 照射下和“活性” TP60 選擇性結(jié)合的蛋白，結(jié)果表明在UV照射誘導(dǎo)的TIP60復(fù)合物中存在一個(gè)尚未被揭示的 SUMO 化修飾的蛋白質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，暗示了 TIP60 在 UV 照射下被 SUMO 化修

3、飾的可能。計(jì)算生物學(xué)預(yù)測(cè)和生化分析表明 TIP60 的羧基端存在兩個(gè)高度保守的 SUMO-1 共價(jià)結(jié)合位點(diǎn)K430和K451。SUMO 化修飾的 TIP60 在 UV 照射下被重新定位到 PML NBs 上，而喪失 SUMO 化修飾能力的 TIP60 突變體則不能定位到 PML NBs 上。SUMO化的 TIP60 招募 p53 定位到 PML NBs 上并順式激活了 p53 依賴的基因表達(dá)，因此 p21 的表達(dá)以 TIP60 SUMO

4、 化依賴的方式在 UV 照射下被激活，并由此導(dǎo)致細(xì)胞 G1/S 的阻斷。抑制 TIP60 的 SUMO 化破壞了 p53 依賴的DNA 損傷反應(yīng)，而 SUMO 化的 TIP60 在體內(nèi)和體外都表現(xiàn)為 HAT 活性的上升，并且這種 TIP60 SUMO 依賴的 HAT 活性的上調(diào)是激活 UV 照射脅迫下ATR/Chk1/p53 的信號(hào)通路的必要條件，因此本研究為 TIP60 如何參與 UV 照射誘導(dǎo)的 DNA 損傷信號(hào)傳遞和 DNA 損傷

5、修復(fù)提供了一種可能的機(jī)制。 底物的 Ub 化和 SUMO 化是一對(duì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理相似而功能不同的翻譯后修飾方式。研究表明 TIP60 是一個(gè) Ub 化依賴的選擇性降解底物，UV 照射抑制了 TIP60 的 Ub 化降解，然而 UV 照射脅迫下 TIP60 表達(dá)穩(wěn)定的機(jī)理沒(méi)有得到充分的闡明。本論文報(bào)道了 TIP60 的 SUMO 化修飾隨 UV 照射下降解抑制程度的提高而上升，UV 照射誘導(dǎo)的 SUMO 修飾促進(jìn)了 TIP60 在核

6、仁中大量的聚集，并且這種聚集在添加 Ub 化抑制劑 MG132 的條件下變得更為明顯，暗示了 SUMO 化修飾通過(guò)抑制 TIP60 的降解穩(wěn)定了 TIP60 的表達(dá)，并且核仁作為 TIP60 Ub 化降解和 DNA 損傷應(yīng)答的場(chǎng)所調(diào)節(jié)了 TIP60 的功能。 TIP60 HAT 活性在 UV 誘導(dǎo)的 DNA 損傷下被上調(diào)，導(dǎo)致組蛋白 H2A 的乙酰化水平上升，并促進(jìn)了 ATM 在 Ser1981 的磷酸化，活化的 ATM PS1981

7、隨后激活了 p53 Ser15 和 Ser20 的磷酸化，從而表明 TIP60 SUMO 化修飾是DNA 損傷脅迫下 ATM 活化的廣譜性機(jī)制。 PML3 是 PML NBs 的主要結(jié)構(gòu)性蛋白，它對(duì)于維持 PML NBs 的完整性和調(diào)節(jié) PML NBs 的功能方面是必須的。綜合生化分析和細(xì)胞學(xué)技術(shù)，我們發(fā)現(xiàn)PML3 在調(diào)控 TIP60 的功能方面的重要作用。PML3 特異性的招募了 TIP60 重新定位到 PML NBs 上，并且這種招

8、募依賴于 PML3 的 SUMO 化修飾。PML3在體內(nèi)和 TIP60 氨基端 1～364Aa 區(qū)域發(fā)生相互作用，該區(qū)域也負(fù)責(zé)了 TIP60 的PML NBs 的定位。免疫共沉降的分析表明，PML3 羧基端 480～633Aa 區(qū)域特異性的和 TIP60 相互作用。此外，我們發(fā)現(xiàn) PML3 通過(guò)抑制 Mdm2 介導(dǎo)的TIP60 Ub 化降解而保護(hù)了 TIP60 的穩(wěn)定性，其分子機(jī)制為 PML3 在體內(nèi)通過(guò)和 Mdm2 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 TIP